基于循环延迟转发的双路径多天线协作中断传输方案研究

摘要

当今社会互联网技术和移动多媒体技术在飞速的发展，如何提高通信网络的可靠性和有效性，降低系统的误码率和检测复杂度，成为目前研究的热点问题。以多天线为基础的多输入多输出(MIMO:Multiple-Input Multiple-Output)技术，可以提高系统的传输速率和频谱利用率，但由于发射功率和硬件复杂度的限制，随后多种协作通信方案被提出。其中双路径协作传输方案的源节点在不同时隙能够持续不断的发送新数据，系统可以达到全速率传输，有着很好的应用前景。
　　现有的双路径协作传输方案都是基于单天线的，系统最大容量的提升空间受到了制约。若在源端、目的端和各中继节点装配多根天线，就可以挖掘更多的空间分集，实现更高速率的传输。为解决多天线系统复杂度高不易实现的问题，本文在中继转发的过程中应用循环延迟分集(CDD:Cyclic Delay Diversity)技术，通过CDD技术可以简化检测结构，降低接收端的检测复杂度。同时，在源端使用线性复数域联合预编码技术能够获得编码增益，提高系统的分集增益。将联合预编码、CDD技术与多天线方案结合研究具有低检测复杂度且能够实现可靠、全速率传输的多天线双路径协作中继方案，为无线协作通信技术在实际场景中的应用提供理论上的支持和编码的实现。本文的主要研究内容和创新点为:
　　(1)将传统的双路径全速率协作中继方案改进为源节点、所有中继节点和目的节点均装配多根天线，分析其传输模型和多天线系统的性能。
　　(2)设计了多天线联合预编码方案，将发射端待发送的当前载波上所有时隙所有天线的符号进行联合预编码。通过联合预编码可以使系统获得一定的分集增益和编码增益，提高了系统的误码性能。
　　(3)中继节点采用循环延迟分集的转发方式，通过理论推导和仿真实验得出，虽然所有节点使用多天线在一定程度上增加了系统的复杂度，但是采用循环延迟分集转发方式可以使接收端的检测复杂度不随中继节点数量的增加而增长。
　　本传输方案编码简单而且易于实现，中继转发方式也可以结合其他的编码方案来实现，具备一定的通用性和扩展性，具有较高的实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的结构和安排

第二章 MIMO技术与协作中继原理

2．1 分集与合并技术

2．1．1 分集技术

2．1．2 合并技术

2．2 MIMO技术的概述

2．2．1 MIMO系统概述

2．2．2 MIMO系统容量

2．3 OFDM技术

2．4 协作中继技术

2．4．1 协作中继的网络模型

2．4．2 协作中继的传输模型

2．5 协作中继协议

2．5．1 放大转发(Amplify and Forward)

2．5．2 解码转发(Decode and Forward)

2．5．3 编码协作(Coded Cooperation)

2．6 本章小结

第三章 空时频码与循环延迟分集技术

3．1 空时码

3．1．1 分层空时码

3．1．2 空时网格码

3．1．3 空时分组码

3．1．4 酉空时码

3．1．5 差分空时码

3．1．6 基于线性星座预编码的空时编码

3．2 空频码

3．3 循环延迟分集技术

3．4 本章小结

第四章 基于循环延迟转发的双路径多天线协作中继传输方案

4．1 系统传输模型

4．2 系统编码方案

4．3 系统仿真

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

研究生期间科研成果